JP2004224185A

JP2004224185A - Power steering device

Info

Publication number: JP2004224185A
Application number: JP2003014153A
Authority: JP
Inventors: Mizuo Otaki; 瑞生大滝; Masakazu Kurata; 昌和倉田
Original assignee: Hitachi Unisia Automotive Ltd
Current assignee: Hitachi Unisia Automotive Ltd
Priority date: 2003-01-23
Filing date: 2003-01-23
Publication date: 2004-08-12
Anticipated expiration: 2023-01-23
Also published as: US7128182B2; JP4015960B2; DE102004003540A1; US20040149510A1

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power steering device capable of suppressing generation of a high pump friction of the working oil at the time of operation in one direction after a temporary stop of an oil pump. <P>SOLUTION: A first 13 and a second exhaust passage 14 having communication to a reservoir 12 at the atmospheric pressure are branched on the way of a first 8 and a second passage 9, and a first 15 and a second passage selector valve 16 are installed at the branching parts. When the oil pump 11 is actuated and the oil pressure is discharged to the second passage 9, the passage selector valves put the two passages in communication and shut the exhaust passages, and when the oil pump is stopped working, the cylinder side passage part 8b of the first passage is put in communication with the first exhaust passage 13. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、自動車のステアリングホイールなどの操舵入力手段から入力されたトルクに応じて油圧シリンダを作動させることにより、操舵力や操舵アシスト力を付与するパワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の従来のパワーステアリング装置としては、例えば、以下の特許文献１に記載されているものが知られている。
【０００３】
概略を説明すれば、このパワーステアリング装置は、ステアリングホィールの中央に取り付けられたステアリングシャフトと、該ステアリングシャフトの下端部に設けられたラック、ピニオンと、該ラックに連繋された油圧アクチュエータである油圧シリンダと、該油圧シリンダのピストンによって隔成された左右の第１、第２油圧室に第１通路と第２通路を介して油圧を相対的に供給する可逆式オイルポンプと、前記第１、第２通路間に接続されたバイパス通路に設けられて、該バイパス通路を開閉するバイパスバルブとを備えている。
【０００４】
前記バイパスバルブは、前記オイルポンプの両吐出口にそれぞれ接続されたパイロット通路からのパイロット圧に応じて弁体が開閉してバイパス通路を連通あるいは遮断するようになっている。
【０００５】
そして、車両走行中において、ステアリングホィールにより通常の左右操舵を行なうと、この操舵トルクを検知した操舵センサなどの検知機構が制御回路を介して可逆式オイルポンプを正転あるいは逆転させると、そのパイロット圧によってバイパスバルブがバイパス通路の連通を遮断するため、各油圧室にポンプから油圧が相対的に供給されて、操舵アシスト力を付与するようになっている。
【０００６】
一方、例えば、車両の中速、高速の直進走行時などに検知機構が操舵トルクを検出しない場合は、可逆式オイルポンプの作動を停止させ、バイパスバルブがバイパス通路を連通させて、両油圧室間の作動油を置換流動可能にしてステアリングホィール操作力によってのみ行うようになっている。
【０００７】
【特許文献１】
特開昭５７−２０１７６７号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来のパワーステアリング装置にあっては、油圧回路がノーマルクローズ回路になっており、バイパスバルブがオイルポンプの吐出側のパイロット圧と吸入側のパイロット圧との両方を選択的に導入してその差圧によってバイパス通路を開閉するようになっている。
【０００９】
このため、ステアリングホイールの中立位置から一方向側に回転操作した際には、バイパスバルブが遮断し、一方向側の油圧室に液圧が作用する。この回転操作からステアリングホイールを停止した場合に、車輪に作用する路面負荷がなくなり、概ねオイルポンプは停止状態になるが、車輪などのばね系の反力がステアリングホイールを中立位置に戻す方向に作用するが、オイルポンプには回転フリクションが発生しているため、液圧が発生する。そのため、バイパスバルブが遮断し続けて、ステアリングホイールの中立位置方向への復帰させるフィーリングが悪化する。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記従来のパワーステアリング装置の技術的課題に鑑みて案出されたもので、基本的に従来の油圧回路におけるノーマルクローズ回路に代えてノーマルオープン回路としたものである。
【００１１】
すなわち、請求項１記載の発明は、とりわけ、少なくとも前記一方側の通路の途中に、低圧なドレン通路を分岐形成すると共に、前記一方側通路とドレン通路の分岐部に、該一方側通路のポンプ側通路部とシリンダ側通路部及び前記ドレン通路とを相対的に切り換える流路切換弁を設け、該流路切換弁は、前記液圧ポンプが作動して一方側通路に液圧を吐出した際に、一方側通路の前記両通路部を連通させると同時に、前記ドレン通路を遮断し、液圧ポンプの作動が停止した際には、前記一方側通路のシリンダ側通路部とドレン通路とを連通させることを特徴としている。
【００１２】
この発明によれば、ステアリングホイールを例えば右方向の回転操作から停止した際に、概して液圧ポンプである可逆式ポンプの作動が停止し、流路切換弁がポンプ側通路部とシリンダ側通路部との連通を遮断すると同時に、シリンダ側通路部とドレン通路を連通させて、低圧になった液圧シリンダ及びシリンダ側通路部内の作動油をドレン通路を通流させてほぼ大気圧状態にある外部に排出する。
【００１３】
したがって、一方側の通路の作動油は、その大部分が可逆式ポンプの内部を通過することがなくなるので、大きなポンプフリクションの発生を防止することができる。この結果、ステアリングホイールの良好な操舵フィーリングを得ることが可能になる。
【００１４】
請求項２に記載の発明にあっては、前記流路切換弁は、前記一方側通路の両通路部やドレン通路にそれぞれ連通する複数の通路孔が形成されたバルブボディと、該バルブボディの内部に摺動自在に設けられて、前記両通路部に対応した各通路孔を開閉する第１弁部と前記ドレン通路に対応した通路孔を開閉する第２弁部とを有するスプール弁体と、前記第１弁部により前記両通路部の連通を遮断すると共に第２弁部によってシリンダ側通路部とドレン通路とを連通させる方向へスプール弁体を付勢するばね部材とを備え、前記第１弁部に前記ポンプ側通路部とシリンダ側通路部とを連通するオリフィスを設けたことを特徴としている。
【００１５】
この発明によれば、前述のように、ステアリングホイールの回転操作を反対側に切り換えた際において、流路切換弁がシリンダ側通路部とポンプ側通路部とを遮断すると同時に、シリンダ側通路部とドレン通路を連通させたとき、ポンプ側通路部内に閉じこめられた作動油の一部がオリフィスを通って低圧なシリンダ側通路部内に流入する。これによって、スムーズな流路の切り換えが可能になる。
【００１６】
このため、スプール弁体は、速やかな摺動性が確保されて、ばね部材の付勢力によって第１弁部による両通路部を速やかにかつ確実に遮断すると共に、第２弁部によってシリンダ側通路部とドレン通路とを速やかにかつ確実に連通させることができる。
【００１７】
請求項３に記載の発明は、前記流路切換弁を、前記第１通路と第２通路の両方に設けたことを特徴としている。
【００１８】
本発明は、基本的に通路の一方側だけでも成立するが、他方側の通路にも適用することによって、液圧回路全体の前述したポンプフリクションの発生防止と制御精度を高くすることができる。
【００１９】
請求項４に記載の発明は、前記少なくとも一方側通路のポンプ側通路部とシリンダ側通路部との間に、前記流路切換弁をバイパスするバイパス通路を設けると共に、該バイパス通路に、該バイパス通路内に負圧が発生したときに開弁して作動油を前記ポンプ側通路部内に供給する負圧チェック弁を設けると共に、前記負圧チェック弁のポンプ側通路部側に、作動液をシリンダ側通路部からポンプ側通路部方向へのみ流入を許容する逆止弁を設けたことを特徴としている。
【００２０】
この発明によれば、可逆式ポンプの切り換え作動によって、作動液が例えば第１通路側から第２通路に流入しようとした場合、第１通路側の負圧チェック弁を介してバイパス通路からも第２通路へ作動液が供給されることになる。
【００２１】
このため、第２液圧室への作動液の供給遅れが防止されて、アシスト作動応答性の向上が図れる。
【００２２】
請求項５に記載の発明は、前記ドレン通路の下流側に、前記液圧回路内を所定圧に保持する背圧弁を設けたことを特徴としている。
【００２３】
一般に、前記パワーステアリング装置の前記液圧回路は、各液圧シリンダや第１、第２通路内の作動液には圧力変化などに起因してエアーが混入したり、あるいは溶融気体の分留の異常（エアレーション）が発生するおそれがある。
【００２４】
そこで、この発明では、ドレン通路に背圧弁を設けたことによって、液圧回路全体の作動液に、例えば０．２Ｍｐａ程度の圧縮力を与えることとしたため、前記作動液内のエアー等による騒音の発生や操舵フィーリングの悪化を防止できると共に、切り換え時などにおける液圧の立ち上がりが良好になってパワーステアリング装置の作動応答性が向上する。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかるパワーステアリング装置の各実施形態を図面に基づいて詳述する。
【００２６】
図１は本発明の第１の実施形態を示し、操舵入力手段であるステアリングホィール１００と、該ステアリングホイール１００が連結された操舵軸１０１の下端部の出力軸１０１ａに設けられたラック・ピニオン１０２と、出力軸１０１ａの下端側に設けられてステアリングホィール１００の操舵回転トルクや左右前輪からの路面入力を検出する検出手段１０３や車両の速度を検出する速度検出手段１０４から入力した検出信号によって後述する可逆式ポンプのポンプモータ１０を駆動や正逆回転制御する電子コントローラ１０５と、前記ラックに連繋された前記油圧シリンダ１と、該油圧シリンダ１に作動油圧を給排する油圧回路２とから構成されている。なお、図中１０６は電子コントローラ１０５に電力を供給するバッテリー、１０７はリレー回路である。
【００２７】
前記油圧シリンダ１は、車体幅方向に延設された筒状シリンダ部３内を前記ラックに連繋したピストンロッド４が貫通していると共に、該ピストンロッド４に筒状シリンダ部３内を摺動するピストン５が固定されている。また、筒状シリンダ部３内には、ピストン５によって左右の第１油圧室６と第２油圧室７が隔成されている。
【００２８】
前記油圧回路２は、各一端部が前記各油圧室６、７に接続された一対の第１、第２通路８、９と、該両通路８，９の他端部に接続されて、前記電子コントローラ１０５からの制御電流によって正逆回転するポンプモータ１０及びオイルポンプ１１とからなる液圧ポンプである可逆式ポンプと、前記第１、第２通路８，９の途中から分岐されて、各下流端が大気状態にあるリザーバ１２に連通したドレン通路である第１、第２排出通路１３，１４と、前記第１、第２通路８，９に対する各排出通路１３，１４の分岐部に設けられて、前記各通路８，９の各ポンプ側通路部８ａ、９ａと各シリンダ側通路部８ｂ、９ｂとの間の差圧に応じて作動する一対の流路切換弁１５，１６と、前記各ポンプ側通路部８ａ、９ａに設けられたチェック弁１７，１８を介して補償用の作動油をオイルポンプ１１の両側に選択的に供給する第１、第２リザーバ１９，２０とを備えている。
【００２９】
前記ポンプモータ１０は、前記検出手段から出力された検出信号に基づいて電子コントローラ１０５からの制御電流によってオイルポンプ１１を回転及び停止及び正逆回転制御するようになっている。
【００３０】
前記両排出通路１３，１４は、各下流端側で接続されて、この接続部にリザーバ１２と連通する排出路２１が接続されている。前記流路切換弁１５、１６は、便宜上、一方のものを拡大して示す図２及び図３に基づいて説明すれば、ハウジング２２内に形成された弁孔２３と、該弁孔２３の内部にキャップ２４を介して挿通保持されたほぼ段差外径状のバルブボディ２５と、該バルブボディ２５の内部に摺動自在に設けられたスプール弁２６とを備えている。
【００３１】
前記弁孔２３は、内径が先端側へ漸次段差状に縮径されて、該小径な先端部２３ａの側部に、前記ポンプ側通路部８ａの端部が開口形成されていると共に、ほぼ中央側部に前記シリンダ側通路部８ｂの端部が開口形成されている。また、下部側部には、前記第１排出通路１３の端部が開口形成されており、最大に大径な外端部に前記キャップ２４がシールリングを介して圧入固定されている。
【００３２】
前記バルブボディ２５は、内部中空状に形成されて、図中上端部に前記弁孔２３の先端部２３ａに連通する第１通路孔２５ａを有すると共に、ほぼ中央側部に前記シリンダ側通路部８ｂの開口端部と連通する第２通路孔２５ｂが穿設されている。また、下端側部には、第１排出通路１３の端部に連通する第３通路孔２５ｃが穿設されている。なお、バルブボディ２５の外周面所定位置には、弁孔２３との間をシールする複数のシールリングが設けられている。
【００３３】
前記スプール弁２６は、軸部２６ａの上端部に設けられて、前記第１通路孔２５ａと第２通路孔２５ｂとの連通あるいは連通を遮断する円柱状の第１弁部２７と、軸部２６ａのほぼ中央位置に設けられて、前記第２通路孔２５ｂと第３通路孔２５ｃとを連通あるいは連通を遮断する円板状の第２弁部２８と、軸部２６ａの下端部に設けられた円柱状の摺動部２９とを備えている。
【００３４】
また、このスプール弁２６は、前記キャップ２４の内部に形成されたスプリング室２４ａの底面と摺動部２９との間に弾装されたコイルスプリング３０のばね力によって、第１弁部２７が第１通路孔２５ａを閉塞しかつ第２弁部２８が第２通路孔２５ｂと第３通路孔２５ｃとを連通させる方向に付勢されている。さらに、スプール弁２６は、第１弁部２７の上面中央に前記弁孔２３の先端部２３ａの天井面に当接してコイルスプリング３０のばね力による最大上方への移動を規制する規制軸２６ｂが一体に設けられている。
【００３５】
また、前記第１弁部２７と第２弁部２８並びに第２弁部２８と摺動部２９とによって、バルブボディ２５内に第１、第２通路孔２５ａ、２５ｂと適宜連通する第１環状室２５ｄと、該第１環状室２５ｄと第３通路孔２５ｃとを適宜連通する第２環状室２５ｅとが隔成されている。
【００３６】
さらに、前記第１弁部２７は、上面の円周方向のほぼ９０度位置に４つの切欠部３１が形成されていると共に、該切欠部３１の上面から内部軸方向に前記弁孔先端部２３ａと第１環状室２５ｄとを連通するオリフィス３２が貫通形成されている。
【００３７】
また、前記軸部２６ａの内部には、前記第１環状室２５ｄとスプリング室２４ａとを連通するほぼ逆Ｌ字形状の連通路３３が形成されている。
【００３８】
そして、図１に示すように、前記各通路８，９の各ポンプ側通路部８ａ、９ａと各シリンダ側通路部８ｂ、９ｂとの間には、各流路切換弁１５，１６をバイパスするバイパス通路３４、３５が設けられている。
【００３９】
このバイパス通路３４，３５は、途中に負圧チェック弁３６，３７を介してリザーバ３８，３９が接続されていると共に、前記負圧チェック弁３６，３７とオイルポンプ１１との間に、該負圧チェック弁３６，３７側からオイルポンプ１１方向への作動油の流入のみを許容する逆止弁４０、４１が設けられている。
【００４０】
以下、本実施形態の作用について説明する。まず、車両の直進走行中などで、運転者がステアリングホイールを回転操作せずに中立状態を維持している場合は、電子コントローラ１０５からポンプモータ１０へ制御電流が出力されず、オイルポンプ１１が非作動状態になっている。この場合、各通路８，９間に差圧が発生しないため、各スプール弁２６は、図１及び図２に示すように、各コイルスプリング３０のばね力で規制軸２６ｂが弁孔先端部２３ａの天井面に突き合った最大上方位置まで上昇して、各第１弁部２７が各第１通路孔２５ａを閉塞していると共に、各第２弁部２８が各第１環状室２５ｄを介して第２通路孔２５ｂと第３通路孔２５ｃを連通している。このため、各シリンダ側通路部８ｂ、９ｂは、各排出通路１３，１４を介して連通状態になっていると共に、リザーバ１２に大気開放状態になっている。
【００４１】
したがって、この状態ではステアリングホイール１００のマニュアル操作が可能になる。
【００４２】
その後、ステアリングホィール１００を、例えば右方向へ回転操作すると、電子コントローラ１０５からの制御電流によってポンプモータ１０を介してオイルポンプ１１が例えば正転駆動される。かかるポンプ作用により、第２通路９の作動油が吸入されて第１通路８のポンプ側通路部８ａに吐出される。
【００４３】
そして、ポンプ側通路部８ａ内の作動油は、図３に示すように、弁孔先端部２３ａから第１弁部２７をコイルスプリング３０のばね力に抗して押し下げ、第１通路孔２５ａを開成すると共に、第２弁部２８によって第１環状室２５ｄと第２環状室２５ｅとの連通を遮断、つまり第２通路孔２５ｂと第３通路孔２５ｃとの連通を遮断する。
【００４４】
したがって、第１通路８から第１油圧室６内の作動油が速やかに供給されると同時に、第１リザーバ１９内の作動油もオイルポンプ１１を介して第１通路８を介して供給されて不足分を補償する。これによって、第１油圧室６の内の油圧が高くなって十分なアシスト力を得ることができる。
【００４５】
また、前述のように、弁孔先端部２３ａ内に流入した作動油は、第１弁部２７を押し下げるが、このとき少量の作動油がオリフィス３２を通って第１環状室２５ｄ内に流入し、また第１弁部２７が僅かに下降すると、各切欠部３１が第２環状室２５ｄに即座に臨むことになるから、第２通路孔２５ｂへ速やかに流入して第１油圧室６への供給応答性が向上する。
【００４６】
一方、かかる右方向の回転操作状態からステアリングホィール１００を元の状態に戻し、さらに左方向へ回転操作を行なうと、電子コントローラ１０５によってポンプモータ１０を介してオイルポンプ１１を逆転させる。
【００４７】
このため、今度は、前述とは逆に、第１油圧室６側の作動油及び第２リザーバ２０内の作動油が第２通路９に吐出されて第２流路切換弁１６を介して第２油圧室７に供給されるわけであるが、このとき、ステアリングホイール１００が左右の中立位置を経由した際に、ポンプモータ１０が駆動を一時的に停止してオイルポンプ１１も一時的に回転停止すると、図２に示すように、第１通路８内が低圧になるに伴って第１流路切換弁１５のスプール弁２６がコイルスプリング３０のばね力によって上昇する。
【００４８】
これによって、第１弁部２７が第１通路孔２５ａを閉塞して該第１通路孔２５ａと第２通路孔２５ｂの連通を遮断すると同時に、第２通路孔２５ｂと第３通路孔２５ｃを両環状室２５ｄ、２５ｅを介して連通させる。このため、低圧になった第１油圧室６及びシリンダ側通路部８ｂ内の作動油が、第１排出通路１３内を通流してほぼ大気圧状態にあるリザーバ１２内に排出する。
【００４９】
したがって、第１通路８内の作動油は、オイルポンプ１１の内部を通過することがなくなり、単に補償用の第２リザーバ２０からの僅かな作動油が通過するだけであるから、大きなポンプフリクションの発生を防止することができる。
【００５０】
この結果、ステアリングホイール１００の良好な操舵フィーリングを得ることが可能になる。
【００５１】
なお、この時点での第２流路切換弁１６は、図３に示す作用と同様に、オイルポンプ１１の吐出圧でスプール弁体２６が下降することから、第１弁部２７が第１、第２通路孔２５ａ、２５ｂを連通すると共に、第２通路孔２５ｂと第２排出通路１４との連通を遮断するので、作動油は第２油圧室７に速やかに供給され、迅速なアシスト力を発揮する。
【００５２】
また、前述のように、ステアリングホイール１００の回転操作を左側に切り換えた際において、第１流路切換弁１５が第１通路孔２５ａと第２通路孔２５ｂとを遮断すると同時に、第２通路孔２５ｂと第３通路孔２５ｃを連通させたとき、弁孔先端部２３ａ内に閉じこめられた作動油の一部がオリフィス３２を通って低圧な第１環状室２５ｄ内に流入する。これによって、オリフィス３２前後の差圧を解消することができる。
【００５３】
このため、スプール弁２６は、速やかな摺動性が確保されて、コイルスプリング３０の付勢力によって第１弁部２７による両通路孔２５ａ、２５ｂを速やかかつ確実に遮断すると共に、第２弁部２８によって第２通路孔２５ｂと第３通路孔２５ｃとを速やかかつ確実に連通させることができる。
【００５４】
この作動は第２流路切換弁１６についても同様であり、したがって、パワーステアリング装置の作動応答性の向上が図れる。
【００５５】
また、前述のように、オイルポンプ１１が逆転して、第１油圧室６の作動油が第１通路８から第２通路９に流入しようとした場合、第１通路８側の負圧チェック弁３６を介してリザーバ３８からバイパス通路３４を通って第２通路９へ供給されることになる。
【００５６】
このため、第２油圧室９への作動油の供給遅れが防止されて、アシスト作動の応答性をさらに向上させることが可能になる。
【００５７】
図４は本発明の第２の実施形態を示し、前記各排出通路１３，１４の下流側に有する排出路２１に、背圧弁４２が設けられていると共に、前記各シリンダ側通路部８ｂ、９ｂと第１、第２排出通路１３，１４との間に、該各排出通路１３，１４内に流入した作動油をそれぞれチェック弁４３，４４を介して反対側の第１油圧室６，７に強制的に戻すリターン通路４５，４６が設けられている。
【００５８】
前記背圧弁４２は、ボール弁体４２ａをスプリング４２ｂのばね力で所定圧で閉塞方向に付勢することによって各排出通路１３，１４からリザーバ１２に排出される作動油に例えば０．２Ｍｐａ程度の一定圧を加えて、油圧回路２内を所定圧に保持するようになっている。
【００５９】
すなわち、一般に、前記パワーステアリング装置の前記油圧回路２は、各油圧室６，７や第１、第２通路８，９内の作動油には圧力変化などに起因してエアーが混入したり、あるいは溶融気体の分留の異常（エアレーション）が発生するおそれがある。
【００６０】
そこで、この実施形態では、排出路２１に背圧弁４２を設けたことによって、油圧回路２全体の作動油に、０．２Ｍｐａ程度の圧縮力を与えることとしたため、前記作動油内のエアー等による騒音の発生や操舵フィーリングの悪化を防止できると共に、切り換え時などにおける各油圧室６，７内の油圧の立ち上がりが良好になってパワーステアリング装置の作動応答性が向上する。
【００６１】
また、前記各排出通路１３，１４に流入した作動油の一部は、矢印で示すように、背圧弁４２を通過せずにリターン通路４５，４６を通って反対側の油圧室６，７に強制的に供給されることから、前記背圧弁４２の負荷を軽減することができると共に、反対側へ油圧を強制的に供給することによって各油圧室６，７への供給速度が速くなってさらに作動応答性が向上する。
【００６２】
本発明は、前記実施形態の構成に限定されるものではなく、例えば、可逆式ポンプの作動が停止している際とは、ステアリングホイール１００の左右切り換え時において一時的に中立位置保持されて、所定時間経過後に他方向へ切り換えた場合なども含む。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態におけるパワーステアリング装置を示す概略図である。
【図２】本実施形態に供される第１流路切換弁の縦断面図である。
【図３】同第１流路切換弁の作用を示す縦断面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態におけるパワーステアリング装置を示す概略図である。
【符号の説明】
１…油圧シリンダ
２…油圧回路
６・７…第１、第２油圧室
８・９…第１，第２通路
８ａ・９ａ…ポンプ側通路部
８ｂ・９ｂ…シリンダ側通路部
１０…ポンプモータ
１１…オイルポンプ
１２…リザーバ
１３・１４…第１、第２排出通路（ドレン通路）
１５・１６…第１、第２流路切換弁
２１…排出路
２３…弁孔
２４…キャップ
２５…バルブボディ
２６…スプール弁
２７…第１弁部
２８…第２弁部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a power steering device that applies a steering force or a steering assist force by operating a hydraulic cylinder according to a torque input from a steering input unit such as a steering wheel of an automobile, for example.
[0002]
[Prior art]
As this type of conventional power steering device, for example, the one described in Patent Document 1 below is known.
[0003]
In brief, this power steering device includes a steering shaft mounted at the center of a steering wheel, a rack and a pinion provided at a lower end of the steering shaft, and a hydraulic actuator which is a hydraulic actuator connected to the rack. A reversible oil pump that relatively supplies hydraulic pressure to first and second hydraulic chambers separated by pistons of the hydraulic cylinders via a first passage and a second passage; A bypass valve that is provided in a bypass passage connected between the second passages and that opens and closes the bypass passage.
[0004]
The bypass valve opens and closes in response to a pilot pressure from a pilot passage connected to each of the discharge ports of the oil pump to open or close the bypass passage.
[0005]
During normal running of the vehicle, when the steering wheel performs normal left and right steering, when a detection mechanism such as a steering sensor that detects the steering torque rotates the reversible oil pump forward or backward through a control circuit, the pilot Since the bypass valve cuts off the communication of the bypass passage by the pressure, the hydraulic pressure is relatively supplied from the pump to each hydraulic chamber to apply a steering assist force.
[0006]
On the other hand, for example, when the detection mechanism does not detect the steering torque when the vehicle is traveling at a medium speed or a high speed in a straight line, the operation of the reversible oil pump is stopped, the bypass valve communicates with the bypass passage, and both hydraulic chambers are connected. The hydraulic fluid in between is made to be able to be replaced and made to flow only by the steering wheel operating force.
[0007]
[Patent Document 1]
JP-A-57-201767
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional power steering apparatus, the hydraulic circuit is a normally closed circuit, and the bypass valve selectively introduces both the pilot pressure on the discharge side and the pilot pressure on the suction side of the oil pump. The differential pressure is used to open and close the bypass passage.
[0009]
For this reason, when the steering wheel is rotated in one direction from the neutral position, the bypass valve is shut off, and the hydraulic pressure acts on the hydraulic chamber in one direction. When the steering wheel is stopped from this rotation operation, the road surface load acting on the wheels disappears, and the oil pump generally stops, but the reaction force of the spring system such as the wheels acts in the direction to return the steering wheel to the neutral position. However, since a rotational friction is generated in the oil pump, a hydraulic pressure is generated. For this reason, the feeling of returning the steering wheel toward the neutral position while the bypass valve continues to shut off deteriorates.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has been devised in view of the technical problem of the conventional power steering device, and is basically a normally open circuit instead of a normally closed circuit in a conventional hydraulic circuit.
[0011]
That is, the invention according to claim 1 particularly forms a low-pressure drain passage at least in the middle of the one-side passage, and a pump of the one-side passage at a branch portion between the one-side passage and the drain passage. A flow path switching valve for relatively switching between the side passage section, the cylinder side passage section, and the drain passage, and the flow path switching valve is operated when the hydraulic pump is operated to discharge the hydraulic pressure to the one side passage. At the same time, the two passage portions of the one-side passage are communicated with each other, the drain passage is shut off, and when the operation of the hydraulic pump is stopped, the cylinder-side passage portion of the one-side passage is communicated with the drain passage. It is characterized by having
[0012]
According to the present invention, when the steering wheel is stopped, for example, from a rightward rotation operation, the operation of the reversible pump, which is generally a hydraulic pump, is stopped, and the flow path switching valve is switched between the pump side passage portion and the cylinder side passage portion. And at the same time, the cylinder side passage and the drain passage are communicated with each other so that the hydraulic cylinder having a low pressure and the hydraulic oil in the cylinder side passage can flow through the drain passage so that the external pressure is substantially at atmospheric pressure. To be discharged.
[0013]
Therefore, most of the hydraulic oil in the passage on one side does not pass through the inside of the reversible pump, so that generation of large pump friction can be prevented. As a result, a good steering feeling of the steering wheel can be obtained.
[0014]
In the invention according to claim 2, the flow path switching valve includes: a valve body having a plurality of passage holes communicating with both of the one-side passage and the drain passage; A spool valve body slidably provided therein, having a first valve portion that opens and closes each passage hole corresponding to the both passage portions and a second valve portion that opens and closes a passage hole corresponding to the drain passage; A spring member for blocking communication between the two passage portions by the first valve portion and for urging a spool valve body in a direction for communicating the cylinder side passage portion and the drain passage by the second valve portion. An orifice that connects the pump-side passage portion and the cylinder-side passage portion is provided in one valve portion.
[0015]
According to the present invention, as described above, when the rotation operation of the steering wheel is switched to the opposite side, the passage switching valve shuts off the cylinder-side passage and the pump-side passage at the same time as the cylinder-side passage. When the drain passage is communicated, part of the hydraulic oil confined in the pump-side passage portion flows into the low-pressure cylinder-side passage portion through the orifice. This enables smooth switching of the flow path.
[0016]
For this reason, the spool valve element ensures prompt slidability, and quickly and reliably shuts off both passage portions by the first valve portion by the urging force of the spring member, and also causes the cylinder side passage portion by the second valve portion. The part and the drain passage can be quickly and reliably communicated.
[0017]
The invention according to claim 3 is characterized in that the flow path switching valve is provided in both the first passage and the second passage.
[0018]
The present invention is basically applicable to only one side of the passage, but by applying the invention to the other side of the passage, it is possible to prevent the occurrence of the above-described pump friction and increase the control accuracy of the entire hydraulic circuit.
[0019]
According to a fourth aspect of the present invention, a bypass passage for bypassing the flow path switching valve is provided between the pump-side passage portion and the cylinder-side passage portion of the at least one side passage, and the bypass passage is provided in the bypass passage. A negative pressure check valve is provided that opens when a negative pressure is generated in the passage and supplies hydraulic oil into the pump side passage portion, and a hydraulic fluid is supplied to the pump side passage portion side of the negative pressure check valve by a cylinder. It is characterized in that a check valve is provided which allows inflow only from the side passage to the pump side passage.
[0020]
According to this invention, when the hydraulic fluid tries to flow into the second passage from the first passage side, for example, by the switching operation of the reversible pump, the hydraulic fluid is also supplied from the bypass passage through the negative pressure check valve on the first passage side. The hydraulic fluid is supplied to the two passages.
[0021]
For this reason, a delay in the supply of the hydraulic fluid to the second hydraulic chamber is prevented, and the responsiveness of the assist operation is improved.
[0022]
The invention according to claim 5 is characterized in that a back pressure valve for maintaining the inside of the hydraulic circuit at a predetermined pressure is provided downstream of the drain passage.
[0023]
In general, the hydraulic circuit of the power steering device is configured such that air is mixed into the hydraulic fluid in each hydraulic cylinder and the hydraulic fluid in the first and second passages due to a pressure change or the like, or the fractionation of a molten gas is performed. Abnormality (aeration) may occur.
[0024]
Therefore, in the present invention, by providing a back pressure valve in the drain passage, a compressive force of, for example, about 0.2 MPa is applied to the hydraulic fluid in the entire hydraulic circuit, so that noise due to air or the like in the hydraulic fluid is reduced. Generation and deterioration of steering feeling can be prevented, and the rise of hydraulic pressure at the time of switching or the like is improved, and the operation responsiveness of the power steering device is improved.
[0025]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of a power steering device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0026]
FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention, in which a steering wheel 100 as a steering input means and a rack and pinion 102 provided on an output shaft 101a at a lower end portion of a steering shaft 101 to which the steering wheel 100 is connected. And a detection signal input from a detection means 103 provided at the lower end side of the output shaft 101a for detecting the steering rotational torque of the steering wheel 100 and road surface input from the left and right front wheels and a speed detection means 104 for detecting the speed of the vehicle. An electronic controller 105 for controlling the drive and forward / reverse rotation of a pump motor 10 of the reversible pump, a hydraulic cylinder 1 connected to the rack, and a hydraulic circuit 2 for supplying and discharging hydraulic pressure to and from the hydraulic cylinder 1. Have been. In the figure, reference numeral 106 denotes a battery for supplying power to the electronic controller 105, and 107 denotes a relay circuit.
[0027]
In the hydraulic cylinder 1, a piston rod 4 connected to the rack penetrates through a cylindrical cylinder portion 3 extending in the vehicle width direction, and slides in the cylindrical cylinder portion 3 with the piston rod 4. The moving piston 5 is fixed. Further, a left and right first hydraulic chamber 6 and a second hydraulic chamber 7 are separated by the piston 5 in the cylindrical cylinder portion 3.
[0028]
The hydraulic circuit 2 has a pair of first and second passages 8 and 9 each having one end connected to each of the hydraulic chambers 6 and 7, and the other end of each of the two passages 8 and 9. A reversible pump, which is a hydraulic pump composed of a pump motor 10 and an oil pump 11 that rotate forward and backward by a control current from the electronic controller 105, and is branched from the first and second passages 8 and 9 to each other. First and second discharge passages 13 and 14 which are drain passages communicating with the reservoir 12 whose downstream end is in an atmospheric state, and are provided at branch portions of the respective discharge passages 13 and 14 with respect to the first and second passages 8 and 9. A pair of flow path switching valves 15 and 16 that operate in accordance with the pressure difference between the pump side passages 8a and 9a of the passages 8 and 9 and the cylinder side passages 8b and 9b; Check valves 17 provided in each of the pump-side passage portions 8a, 9a, Selectively first supplying hydraulic oil for compensation through 8 on each side of the oil pump 11, and a second reservoir 19, 20.
[0029]
The pump motor 10 is configured to control the rotation, stop and forward / reverse rotation of the oil pump 11 by a control current from an electronic controller 105 based on a detection signal output from the detection means.
[0030]
The two discharge passages 13 and 14 are connected at each downstream end, and a discharge passage 21 communicating with the reservoir 12 is connected to this connection portion. For convenience, the flow path switching valves 15 and 16 will be described with reference to FIGS. 2 and 3 in which one of them is enlarged. FIG. 2 and FIG. The valve body 25 has a substantially stepped outside diameter body inserted and held through a cap 24, and a spool valve 26 slidably provided inside the valve body 25.
[0031]
The inside diameter of the valve hole 23 is gradually reduced in a step-like manner toward the distal end, and an end of the pump-side passage 8a is formed in the side of the small-diameter distal end 23a. An end of the cylinder-side passage portion 8b is formed in the side portion. Further, an end of the first discharge passage 13 is formed in the lower side, and the cap 24 is press-fitted and fixed to the outer end having the largest diameter via a seal ring.
[0032]
The valve body 25 is formed to be hollow inside and has a first passage hole 25a communicating with a distal end portion 23a of the valve hole 23 at the upper end in the figure, and the cylinder-side passage portion 8b at a substantially central side portion. A second passage hole 25b communicating with the opening end of the hole is formed. A third passage hole 25c communicating with the end of the first discharge passage 13 is formed in the lower end portion. At a predetermined position on the outer peripheral surface of the valve body 25, a plurality of seal rings for sealing between the valve body 25 and the valve hole 23 are provided.
[0033]
The spool valve 26 is provided at an upper end portion of the shaft portion 26a, and has a cylindrical first valve portion 27 for blocking or blocking communication between the first passage hole 25a and the second passage hole 25b; And a disc-shaped second valve portion 28 for communicating or blocking the communication between the second passage hole 25b and the third passage hole 25c, and a lower end portion of the shaft portion 26a. And a cylindrical sliding portion 29.
[0034]
Further, the spool valve 26 is configured such that the first valve portion 27 is in the first position by the spring force of the coil spring 30 elastically mounted between the bottom surface of the spring chamber 24 a formed inside the cap 24 and the sliding portion 29. The first passage hole 25a is closed, and the second valve portion 28 is urged in a direction to communicate the second passage hole 25b and the third passage hole 25c. Further, the spool valve 26 has a regulating shaft 26b in the center of the upper surface of the first valve portion 27, which abuts against the ceiling surface of the tip portion 23a of the valve hole 23 to regulate the maximum upward movement by the spring force of the coil spring 30. It is provided integrally.
[0035]
The first valve portion 27 and the second valve portion 28, and the second valve portion 28 and the sliding portion 29, the first annular portion which appropriately communicates with the first and second passage holes 25a and 25b in the valve body 25. The chamber 25d is separated from a second annular chamber 25e that appropriately communicates the first annular chamber 25d with the third passage hole 25c.
[0036]
Further, the first valve portion 27 has four notches 31 formed at substantially 90 degrees in the circumferential direction on the upper surface, and the valve hole tip portion 23a extends in the inner axial direction from the upper surface of the notch 31. An orifice 32 that communicates with the first annular chamber 25d is formed therethrough.
[0037]
A communication passage 33 having a substantially inverted L-shape is formed in the shaft portion 26a to communicate the first annular chamber 25d and the spring chamber 24a.
[0038]
As shown in FIG. 1, the passage switching valves 15 and 16 are bypassed between the pump-side passages 8a and 9a of the passages 8 and 9 and the cylinder-side passages 8b and 9b. Bypass passages 34 and 35 are provided.
[0039]
The bypass passages 34, 35 are connected to reservoirs 38, 39 via negative pressure check valves 36, 37 on the way, and are connected between the negative pressure check valves 36, 37 and the oil pump 11. Check valves 40 and 41 are provided to allow only the flow of hydraulic oil from the pressure check valves 36 and 37 toward the oil pump 11.
[0040]
Hereinafter, the operation of the present embodiment will be described. First, when the driver maintains the neutral state without rotating the steering wheel, for example, while the vehicle is running straight, the control current is not output from the electronic controller 105 to the pump motor 10, and the oil pump 11 Inactive. In this case, since no differential pressure is generated between the passages 8 and 9, each spool valve 26 is controlled by the spring force of each coil spring 30 so that the regulating shaft 26 b is moved by the spring force of each coil spring 30 as shown in FIGS. As a result, the first valve portions 27 close the first passage holes 25a, and the second valve portions 28 pass through the first annular chambers 25d. Thus, the second passage hole 25b communicates with the third passage hole 25c. For this reason, the respective cylinder-side passage portions 8b, 9b are in communication with each other via the respective discharge passages 13, 14, and are open to the reservoir 12 to the atmosphere.
[0041]
Therefore, in this state, manual operation of the steering wheel 100 becomes possible.
[0042]
Thereafter, when the steering wheel 100 is rotated, for example, to the right, the oil pump 11 is driven, for example, to rotate forward by the control current from the electronic controller 105 via the pump motor 10. By this pumping action, the hydraulic oil in the second passage 9 is sucked and discharged to the pump-side passage portion 8a of the first passage 8.
[0043]
Then, the hydraulic oil in the pump-side passage portion 8a pushes the first valve portion 27 down from the valve hole tip portion 23a against the spring force of the coil spring 30, as shown in FIG. At the same time, the communication between the first annular chamber 25d and the second annular chamber 25e is cut off by the second valve portion 28, that is, the communication between the second passage hole 25b and the third passage hole 25c is cut off.
[0044]
Therefore, the hydraulic oil in the first hydraulic chamber 6 is promptly supplied from the first passage 8, and the hydraulic oil in the first reservoir 19 is also supplied through the first passage 8 via the oil pump 11. Compensate for the shortfall. Thereby, the hydraulic pressure in the first hydraulic chamber 6 is increased, and a sufficient assist force can be obtained.
[0045]
As described above, the hydraulic oil that has flowed into the valve hole tip portion 23a pushes down the first valve portion 27. At this time, a small amount of hydraulic oil flows into the first annular chamber 25d through the orifice 32. Further, when the first valve portion 27 is slightly lowered, each notch portion 31 immediately faces the second annular chamber 25d, so that the notch portion 31 immediately flows into the second passage hole 25b and flows into the first hydraulic chamber 6. Supply responsiveness is improved.
[0046]
On the other hand, when the steering wheel 100 is returned to the original state from the rightward rotation operation state and further rotated leftward, the oil pump 11 is reversed by the electronic controller 105 via the pump motor 10.
[0047]
Therefore, contrary to the above, the hydraulic oil in the first hydraulic chamber 6 and the hydraulic oil in the second reservoir 20 are discharged to the second passage 9, and the hydraulic oil is discharged through the second passage switching valve 16. 2 In this case, when the steering wheel 100 passes through the left and right neutral positions, the pump motor 10 temporarily stops driving and the oil pump 11 also temporarily rotates. When stopped, as shown in FIG. 2, as the pressure in the first passage 8 becomes low, the spool valve 26 of the first flow path switching valve 15 rises due to the spring force of the coil spring 30.
[0048]
As a result, the first valve portion 27 closes the first passage hole 25a to cut off the communication between the first passage hole 25a and the second passage hole 25b, and simultaneously closes the second passage hole 25b and the third passage hole 25c. The communication is established through the annular chambers 25d and 25e. For this reason, the hydraulic oil in the first hydraulic chamber 6 and the cylinder side passage portion 8b that has become low pressure flows through the first discharge passage 13 and is discharged into the reservoir 12 which is substantially at atmospheric pressure.
[0049]
Therefore, the hydraulic oil in the first passage 8 does not pass through the inside of the oil pump 11 and only a small amount of hydraulic oil from the compensating second reservoir 20 passes. Occurrence can be prevented.
[0050]
As a result, a good steering feeling of the steering wheel 100 can be obtained.
[0051]
At this point, the spool valve body 26 is lowered by the discharge pressure of the oil pump 11 in the second flow path switching valve 16 in the same manner as the operation shown in FIG. Since the communication between the second passage holes 25a and 25b and the communication between the second passage hole 25b and the second discharge passage 14 are interrupted, the hydraulic oil is quickly supplied to the second hydraulic chamber 7, and a quick assist force is provided. Demonstrate.
[0052]
Further, as described above, when the rotation operation of the steering wheel 100 is switched to the left, the first passage switching valve 15 shuts off the first passage hole 25a and the second passage hole 25b, and at the same time, the second passage hole When the third passage hole 25c communicates with the third passage hole 25c, a part of the hydraulic oil confined in the valve hole tip portion 23a flows into the low-pressure first annular chamber 25d through the orifice 32. Thereby, the differential pressure across the orifice 32 can be eliminated.
[0053]
For this reason, the spool valve 26 secures quick slidability, and the urging force of the coil spring 30 promptly and surely shuts off both the passage holes 25a and 25b by the first valve portion 27, and the second valve portion. 28 allows the second passage hole 25b and the third passage hole 25c to communicate with each other quickly and reliably.
[0054]
This operation is the same for the second flow path switching valve 16, so that the operation responsiveness of the power steering device can be improved.
[0055]
Further, as described above, when the oil pump 11 rotates in the reverse direction and the operating oil in the first hydraulic chamber 6 attempts to flow from the first passage 8 into the second passage 9, the negative pressure check valve on the first passage 8 side The gas is supplied from the reservoir 38 to the second passage 9 through the bypass passage 34 via the passage 36.
[0056]
For this reason, the supply delay of the hydraulic oil to the second hydraulic chamber 9 is prevented, and the responsiveness of the assist operation can be further improved.
[0057]
FIG. 4 shows a second embodiment of the present invention. A back pressure valve 42 is provided in a discharge passage 21 provided downstream of each of the discharge passages 13 and 14, and each of the cylinder side passage portions 8b and 9b is provided. And between the first and second discharge passages 13 and 14, the hydraulic oil flowing into the respective discharge passages 13 and 14 is supplied to the first hydraulic chambers 6 and 7 on the opposite side via check valves 43 and 44, respectively. Return passages 45 and 46 forcibly returning are provided.
[0058]
The back pressure valve 42 urges the ball valve body 42a in a closing direction with a predetermined pressure by the spring force of a spring 42b, thereby supplying the hydraulic oil discharged from each of the discharge passages 13 and 14 to the reservoir 12, for example, about 0.2 Mpa. The inside of the hydraulic circuit 2 is maintained at a predetermined pressure by applying a constant pressure.
[0059]
That is, in general, the hydraulic circuit 2 of the power steering device is configured such that air is mixed into the hydraulic oil in each of the hydraulic chambers 6 and 7 and the first and second passages 8 and 9 due to a pressure change or the like. Alternatively, there is a possibility that abnormalities (aeration) in fractionation of the molten gas may occur.
[0060]
Therefore, in this embodiment, since the back pressure valve 42 is provided in the discharge path 21 so as to apply a compression force of about 0.2 Mpa to the hydraulic oil of the entire hydraulic circuit 2, the air in the hydraulic oil or the like is used. Generation of noise and deterioration of the steering feeling can be prevented, and the rise of the hydraulic pressure in each of the hydraulic chambers 6 and 7 at the time of switching or the like is improved, so that the operation responsiveness of the power steering device is improved.
[0061]
A part of the hydraulic oil flowing into each of the discharge passages 13 and 14 does not pass through the back pressure valve 42 but passes through the return passages 45 and 46 to the hydraulic chambers 6 and 7 on the opposite side as shown by arrows. Since the pressure is forcibly supplied, the load on the back pressure valve 42 can be reduced, and the supply speed to the hydraulic chambers 6 and 7 is increased by forcibly supplying the hydraulic pressure to the opposite side. Operation responsiveness is improved.
[0062]
The present invention is not limited to the configuration of the above-described embodiment.For example, when the operation of the reversible pump is stopped, the neutral position is temporarily held when the steering wheel 100 is switched left and right, This also includes a case where switching to another direction is performed after a predetermined time has elapsed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a power steering device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a first flow path switching valve provided in the present embodiment.
FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing an operation of the first flow path switching valve.
FIG. 4 is a schematic diagram showing a power steering device according to a second embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Hydraulic cylinder 2 ... Hydraulic circuit 6.7 ... 1st, 2nd hydraulic chamber 8.9 ... 1st, 2nd passage 8a / 9a ... Pump side passage part 8b / 9b ... Cylinder side passage part 10 ... Pump motor 11 ... Oil pump 12 ... Reservoirs 13 and 14 ... First and second discharge passages (drain passages)
15.16: first and second flow path switching valves 21 ... discharge paths 23 ... valve holes 24 ... caps 25 ... valve bodies 26 ... spool valves 27 ... first valve portions 28 ... second valve portions

Claims

In accordance with the input torque output from the steering input means, the hydraulic pressure is relatively supplied to and discharged from the first and second hydraulic chambers of the hydraulic cylinder via the first passage and the second passage from the hydraulic pump. A power steering device for steering control of wheels,
At least in the middle of the one-side passage, a low-pressure drain passage is branched and formed. A branch portion of the one-side passage and the drain passage is provided with a pump-side passage portion, a cylinder-side passage portion, and the drain passage of the one-side passage. And a flow path switching valve for relatively switching between
When the hydraulic pressure pump is operated to discharge the hydraulic pressure to the one side passage, the flow path switching valve connects the two passage portions of the one side passage, and simultaneously shuts off the drain passage. When the operation of the pump is stopped, the cylinder-side passage portion of the one-side passage communicates with the drain passage.

The flow path switching valve is provided with a plurality of passage holes communicating with the two passage portions of the one-side passage and the drain passage, respectively, and is slidably provided inside the valve body. A spool valve body having a first valve portion for opening and closing each passage hole corresponding to the passage portion, and a second valve portion for opening and closing the passage hole corresponding to the drain passage; A spring member for interrupting communication and urging the spool valve body in a direction in which the second valve portion connects the cylinder side passage portion and the drain passage,
The power steering device according to claim 1, wherein an orifice that connects the pump side passage portion and the cylinder side passage portion is provided in the first valve portion.

The power steering device according to claim 1, wherein the flow path switching valve is provided in both the first passage and the second passage.

A bypass passage is provided between the pump-side passage portion and the cylinder-side passage portion of the at least one side passage so as to bypass the flow path switching valve, and a negative pressure is generated in the bypass passage in the bypass passage. A negative pressure check valve is provided for supplying hydraulic oil into the pump side passage portion by opening the valve, and hydraulic fluid is supplied from the cylinder side passage portion to the pump side passage portion on the pump side passage portion side of the negative pressure check valve. The power steering apparatus according to any one of claims 1 to 3, further comprising a check valve that allows only the air to flow into the power steering device.

The power steering device according to any one of claims 1 to 4, wherein a back pressure valve that maintains the inside of the hydraulic circuit at a predetermined pressure is provided downstream of the drain passage.